Solun ydin on sen tärkein organelli, perinnöllisen tiedon säilytys- ja lisääntymispaikka. Tämä on kalvorakenne, joka vie 10-40% solusta, jonka toiminnot ovat erittäin tärkeitä eukaryoottien elämälle. Kuitenkin jopa ilman ytimen läsnäoloa, perinnöllisen tiedon toteutuminen on mahdollista. Esimerkki tästä prosessista on bakteerisolujen elintärkeä aktiivisuus. Siitä huolimatta ytimen rakenteelliset ominaisuudet ja sen tarkoitus ovat erittäin tärkeitä monisoluiselle organismille.
Ytimen sijainti solussa ja sen rakenne
Ydin sijaitsee sytoplasman paksuudessa ja on suorassa kosketuksessa karkean ja sileän endoplasmisen retikulumin kanssa. Sitä ympäröi kaksi kalvoa, joiden välissä on perinukleaarinen tila. Ytimen sisällä on matriisi, kromatiini ja joitain nukleoleja.
Joissakin kypsissä ihmissoluissa ei ole ydintä, kun taas toiset toimivat olosuhteissa, joissa sen toiminta estyy vakavasti. Yleensä ytimen rakenne (kaavio) esitetään ydinontelona, jota rajoittaa solusta peräisin oleva karyolemma, joka sisältää kromatiinia ja nukleoleja kiinnittyneinä nukleoplasmaan.ydinmatriisi.
Karyolemman rakenne
Ydinsolun tutkimisen helpottamiseksi jälkimmäinen tulisi nähdä kuplina, jota rajoittavat muiden kuplien kuoret. Ydin on kupla, jossa on solun paksuudessa sijaitsevaa perinnöllistä tietoa. Sitä suojaa sytoplasm alta kaksikerroksinen lipidikalvo. Ytimen kuoren rakenne on samanlainen kuin solukalvon. Itse asiassa ne erottuvat vain kerrosten nimestä ja lukumäärästä. Ilman tätä kaikkea ne ovat rakenteeltaan ja toiminn altaan identtisiä.
Karyolemman (ydinkalvon) rakenne on kaksikerroksinen: se koostuu kahdesta lipidikerroksesta. Karyolemman ulompi bilipidikerros on suorassa kosketuksessa solun endoplasman karkean verkkokalvon kanssa. Sisäinen karyolemma - ytimen sisällön kanssa. Ulko- ja sisäkalvon välissä on perinukleaarinen tila. Ilmeisesti se muodostui sähköstaattisten ilmiöiden vuoksi - glyserolijäämien alueiden hylkimisestä.
Tumakalvon tehtävänä on luoda mekaaninen este, joka erottaa ytimen sytoplasmasta. Ytimen sisäkalvo toimii kiinnityskohtana ydinmatriisille - proteiinimolekyylien ketjulle, joka tukee bulkkirakennetta. Kahdessa ydinkalvossa on erityisiä huokosia: lähetti-RNA saapuu sytoplasmaan niiden kautta ribosomeihin. Ytimen paksuudessa on useita nukleoleja ja kromatiinia.
Nukleoplasman sisäinen rakenne
Ytimen rakenteen ominaisuuksien ansiosta voimme verrata sitä itse soluun. Ytimen sisällä on myös erityinen ympäristö (nukleoplasma),jota edustaa geelisoli, proteiinien kolloidinen liuos. Sen sisällä on nukleoskeleton (matriisi), jota edustavat säikeiset proteiinit. Suurin ero on vain siinä, että ytimessä on pääasiassa happamia proteiineja. Ilmeisesti tällaista ympäristön reaktiota tarvitaan nukleiinihappojen kemiallisten ominaisuuksien ja biokemiallisten reaktioiden esiintymisen säilyttämiseksi.
Nucleolus
Solun ytimen rakennetta ei voida täydentää ilman tumaa. Se on spiralisoitunut ribosomaalinen RNA, joka on kypsymisvaiheessa. Myöhemmin siitä saadaan ribosomi - proteiinisynteesille välttämätön organelli. Tuman rakenteessa erotetaan kaksi komponenttia: fibrillaarinen ja pallomainen. Ne eroavat toisistaan vain elektronimikroskopian perusteella, eikä niillä ole omia kalvoja.
Fibrillaarinen komponentti on ytimen keskellä. Se on ribosomaalisen RNA:n juoste, josta ribosomaaliset alayksiköt kootaan. Jos tarkastellaan ydintä (rakennetta ja toimintoja), on selvää, että niistä muodostuu myöhemmin rakeinen komponentti. Nämä ovat samoja kypsyviä ribosomaalisia alayksiköitä, jotka ovat kehityksensä myöhemmissä vaiheissa. Pian ne muodostavat ribosomeja. Ne poistetaan nukleoplasmasta karyolemman tumahuokosten kautta ja pääsevät karkean endoplasmisen retikulumin kalvoon.
Kromatiini ja kromosomit
Soluytimen rakenne ja toiminnot liittyvät orgaanisesti toisiinsa: on olemassa vain niitä rakenteita, joita tarvitaan perinnöllisen tiedon tallentamiseen ja tuottamiseen. Siellä on myös karyoskeleton(ydinmatriisi), jonka tehtävänä on säilyttää organellin muoto. Kuitenkin ytimen tärkein komponentti on kromatiini. Nämä ovat kromosomeja, jotka toimivat eri geeniryhmien tiedostokaapina.
Kromatiini on monimutkainen proteiini, joka koostuu kvaternaarisen rakenteen omaavasta polypeptidistä, joka on liitetty nukleiinihappoon (RNA tai DNA). Kromatiinia on myös bakteeriplasmideissa. Lähes neljännes kromatiinin kokonaispainosta koostuu histoneista - proteiineista, jotka vastaavat perinnöllisen tiedon "pakkaamisesta". Tätä rakenteen ominaisuutta tutkivat biokemia ja biologia. Ytimen rakenne on monimutkainen juuri kromatiinin ja sen spiralisoitumisen ja despiralisoitumisen vuorottelevien prosessien vuoksi.
Histonien läsnäolo mahdollistaa DNA-juosteen tiivistymisen ja täydentämisen pienessä paikassa - solun ytimessä. Tämä tapahtuu seuraavasti: histonit muodostavat nukleosomeja, jotka ovat rakenteeltaan kuin helmiä. H2B, H3, H2A ja H4 ovat tärkeimmät histoniproteiinit. Nukleosomi muodostuu neljästä parista kutakin esitettyä histonia. Samanaikaisesti histoni H1 on linkkeri: se liittyy DNA:han nukleosomiin sisääntulokohdassa. DNA:n pakkaaminen tapahtuu lineaarisen molekyylin "kiertymisen" seurauksena 8 histonirakenneproteiinin ympärille.
Ytimen rakenne, jonka kaavio on esitetty yllä, viittaa histoneihin valmistuneen DNA:n solenoidimaisen rakenteen olemassaoloon. Tämän konglomeraatin paksuus on noin 30 nm. Samalla rakennetta voidaan edelleen tiivistää, jotta se vie vähemmän tilaa ja on vähemmän alttiinamekaaniset vauriot, joita väistämättä tapahtuu kennon käyttöiän aikana.
Kromatiinifraktiot
Soluytimen rakenne, rakenne ja toiminnot ovat kiinnittyneet kromatiinin spiralisoitumisen ja despiralisoitumisen dynaamisten prosessien ylläpitämiseen. Siksi siinä on kaksi pääfraktiota: voimakkaasti spiraloitunut (heterokromatiini) ja hieman spiralisoitu (eukromatiini). Ne erotetaan toisistaan sekä rakenteellisesti että toiminnallisesti. Heterokromatiinissa DNA on hyvin suojattu kaikilta vaikutuksilta, eikä sitä voida transkriptoida. Eukromatiini on vähemmän suojattu, mutta geenejä voidaan monistaa proteiinisynteesiä varten. Useimmiten heterokromatiinin ja eukromatiinin osat vuorottelevat koko kromosomin pituudelta.
kromosomit
Solutuma, jonka rakenne ja toiminta on kuvattu tässä julkaisussa, sisältää kromosomeja. Se on monimutkainen ja tiiviisti pakattu kromatiini, joka voidaan nähdä valomikroskopiassa. Tämä on kuitenkin mahdollista vain, jos lasilevyllä on mitoottisen tai meioottisen jakautumisen vaiheessa oleva solu. Yksi vaiheista on kromatiinin spiralisointi kromosomien muodostumisen myötä. Niiden rakenne on erittäin yksinkertainen: kromosomissa on telomeeri ja kaksi käsivartta. Jokaisella saman lajin monisoluisella organismilla on sama ytimen rakenne. Hänen kromosomipöytänsä on myös samanlainen.
Ytimen toimintojen toteutus
Ytimen rakenteen pääpiirteet liittyvät tiettyjen toimintojen suorittamiseen ja tarpeeseen hallita niitä. Ydin toimii perinnöllisen tiedon arkiston roolina, eli se on eräänlainen tiedostokaappi, jossa onkirjoitetut aminohapposekvenssit kaikista solussa syntetisoivista proteiineista. Tämä tarkoittaa, että voidakseen suorittaa minkä tahansa toiminnon solun on syntetisoitava proteiini, jonka rakenne on koodattu geeniin.
Jotta ydin "ymmärtää", mikä tietty proteiini on syntetisoitava oikeaan aikaan, on olemassa ulkoisten (kalvo) ja sisäisten reseptorien järjestelmä. Heiltä tuleva tieto tulee ytimeen molekyylilähettimien kautta. Useimmiten tämä toteutetaan adenylaattisyklaasimekanismin kautta. Näin hormonit (adrenaliini, norepinefriini) ja jotkut hydrofiilisen rakenteen omaavat lääkkeet vaikuttavat soluun.
Toinen tiedonsiirtomekanismi on sisäinen. Se on ominaista lipofiilisille molekyyleille - kortikosteroideille. Tämä aine tunkeutuu solun sappikalvoon ja menee ytimeen, jossa se on vuorovaikutuksessa sen reseptorin kanssa. Solukalvolla (adenylaattisyklaasimekanismi) tai karyolemmassa sijaitsevien reseptorikompleksien aktivoitumisen seurauksena tietyn geenin aktivaatioreaktio laukeaa. Se replikoituu, ja sen perusteella rakennetaan lähetti-RNA. Myöhemmin jälkimmäisen rakenteen mukaan syntetisoidaan proteiini, joka suorittaa tietyn toiminnon.
Monisoluisten organismien ydin
Monisoluisessa organismissa ytimen rakenteelliset ominaisuudet ovat samat kuin yksisoluisessa. Vaikka on joitain vivahteita. Ensinnäkin monisoluisuus tarkoittaa, että useilla soluilla on oma erityinen toimintonsa (tai useita). Tämä tarkoittaa, että jotkut geenit tulevat aina olemaandespiralisoitu, kun muut ovat passiivisia.
Esimerkiksi rasvakudossoluissa proteiinisynteesi on epäaktiivinen, ja siksi suurin osa kromatiinista on spiraalistunutta. Ja soluissa, esimerkiksi haiman eksokriinisessa osassa, proteiinien biosynteesiprosessit ovat käynnissä. Siksi niiden kromatiini on poistettu spiraalista. Niillä alueilla, joiden geenit replikoituvat useimmiten. Samalla yksi keskeinen piirre on tärkeä: yhden organismin kaikkien solujen kromosomisarja on sama. Vain kudosten toimintojen erilaistumisesta johtuen jotkut niistä jäävät pois töistä, kun taas toiset saavat spiraalia useammin kuin toiset.
Kehon ydinsolut
On soluja, joiden ytimen rakenteellisia piirteitä ei ehkä oteta huomioon, koska elintärkeän toimintansa seurauksena ne joko estävät sen toimintaa tai pääsevät siitä kokonaan eroon. Yksinkertaisin esimerkki ovat punasolut. Nämä ovat verisoluja, joiden ydin on läsnä vasta kehityksen alkuvaiheessa, kun hemoglobiinia syntetisoidaan. Heti kun sitä on tarpeeksi kuljettamaan happea, ydin poistetaan solusta sen helpottamiseksi häiritsemättä hapen kuljetusta.
Yleisesti ottaen punasolu on hemoglobiinilla täytetty sytoplasmapussi. Samanlainen rakenne on ominaista rasvasoluille. Adiposyyttien soluytimen rakenne on äärimmäisen yksinkertaistunut, se pienenee ja siirtyy kalvoon, ja proteiinisynteesiprosessit estyvät maksimaalisesti. Nämä solut muistuttavat myös rasvalla täytettyjä "pusseja", vaikka tietysti erilaisianiissä on hieman enemmän biokemiallisia reaktioita kuin punasoluissa. Verihiutaleilla ei myöskään ole ydintä, mutta niitä ei pidä pitää täysimittaisina soluina. Nämä ovat solujen fragmentteja, joita tarvitaan hemostaasiprosessien toteuttamiseen.
